Santrifüj pompa, asenkron motorun sürdüğü en yaygın yüktür. Kare tork karakteri ve benzerlik yasaları, bu tahrikte devir denetimini enerji giderinin en güçlü aracı hâline getirir.
Kare tork karakteri
Santrifüj pompanın istediği tork, devrin karesiyle büyür. Düşük devirde tork küçüktür, bu yüzden pompa kalkışta motoru zorlamaz. Kalkış torku ihtiyacı, sabit torklu bir konveyörden düşüktür. Bunun aksine anma devrinde tork tam değerine ulaşır. Motorun tork eğrisi, bu yükü kalkıştan anma devrine kadar sorunsuz taşır.
Benzerlik yasaları
Pompanın debisi devirle doğru orantılıdır. Basma yüksekliği devrin karesiyle, mil gücü ise devrin küpüyle değişir. Devri yüzde seksene indiren bir tahrik, debinin yüzde seksenini ve basma yüksekliğinin yaklaşık yüzde altmış dördünü alır. Harcadığı mil gücü ise yaklaşık yüzde elli bire iner. Bu kübik ilişki, frekans invertörünün pompa tahriklerindeki tasarrufunun kaynağıdır.
Bağıntılar aynı pompa ve aynı çark çapı için geçerlidir. Çark çapı tıraşlandığında da benzer bağıntılar kullanılır, ancak verim bir miktar düşer.
Kısma vanası ile devir denetimi karşılaştırması
Debiyi kısma vanasıyla düşürmek, sisteme yapay bir direnç ekler. Pompa aynı devirde döner ve gücü orantılı biçimde azalmaz. Devir denetiminde ise pompa yavaşlar ve güç devrin küpüyle iner. Aradaki fark, sürekli çalışan bir pompada yıllık elektrik giderine doğrudan yansır. Vana ayrıca kavitasyon ve titreşim gibi hidrolik sorunlar doğurur.
Motor gücünün seçimi
Motorun gücü, pompanın en yüksek debide istediği mil gücüne göre belirlenir. Pompa eğrisi üzerindeki çalışma noktası zamanla sağa kayabilir ve güç ihtiyacı artar. Bu yüzden güç, çalışma noktasının değil eğrinin sonundaki en büyük değerin üzerinde seçilir. Gereğinden büyük motor ise düşük yükte çalışır ve güç katsayısı düşer. Standart IEC güç kademelerinden bir üst değer seçmek yaygın bir yoldur.
Kavitasyon ve düşük debi çalışması
Emme basıncı yetersiz kaldığında çark girişinde buhar kabarcıkları oluşur. Kabarcıklar basınç yükselince çöker ve çark yüzeyinde çukurcuklar açar. Kavitasyon, motora ulaşan bir titreşim ve gürültü olarak da görülür. Çok düşük debide çalışan bir pompa ise sıvıyı gövde içinde ısıtır. İnvertörle sürülen bir pompada asgari devir sınırı bu nedenle tanımlanır.
Paralel pompa çalışması
Debi ihtiyacı geniş bir aralıkta değişen tesislerde birden çok pompa paralel bağlanır. Talep düştüğünde pompalardan biri durur ve kalanlar çalışma noktasında kalır. Bu düzen, tek büyük bir pompayı kısmi yükte çalıştırmaktan verimlidir. Kaç pompanın çalışacağını basınç ya da debi ölçümü belirler. Bir pompanın invertörle sürülmesi, kademeler arasındaki geçişi yumuşatır.
Motorun güç katsayısı
Asenkron motorun güç katsayısı, tam yükte en yüksek değerine ulaşır. Yükün düşmesiyle bu katsayı geriler. Gereğinden büyük seçilmiş bir motor, sürekli düşük yükte çalışır ve şebekeden gereksiz reaktif güç çeker. Düşük güç katsayısı, hem kablo kesitini hem reaktif güç cezasını etkiler. Motor gücünün gerçek yük ihtiyacına oturması, verim kadar güç katsayısını da korur.
Verim sınıfı ve çalışma saati
Santrifüj pompalar çoğunlukla gün boyu ve yıl boyu çalışır. Uzun çalışma saati, verim farkını yıllık gidere büyük bir kalemle yansıtır. Verim sınıfları IEC 60034-30-1 standardında tanımlanır. Avrupa Birliği ekotasarım düzenlemesi, belirli güç aralığındaki motorlar için asgari sınıfı zorunlu kılar. Sürekli çalışan bir pompada yüksek verim sınıfı, satın alma farkını kısa sürede geri kazandırır.
Yol verme yöntemi
Kare tork karakteri, pompanın kalkışta düşük tork istemesini sağlar. Bu nedenle küçük ve orta güçlü pompalarda doğrudan yol verme yeterli kalır. Büyük güçlerde kalkış akımı şebekede gerilim çökmesi yaratır ve yumuşak yol verici kullanılır. Yumuşak yol verici ayrıca boru hattındaki basınç darbesini de azaltır. Ani duran bir pompada oluşan koç darbesi, boruyu ve vanaları zorlar.
Motorun asgari yükü
Bir pompanın kapalı vanaya karşı çalıştırılması, motorun gücünü düşürür ama pompayı korumaz. Akışkan gövde içinde döner ve sürtünmeyle ısınır. Uzun süren bir kapalı vana çalışması, salmastrayı ve çarkı bozar. İnvertörlü bir tahrikte asgari debi, asgari devir sınırıyla güvence altına alınır. Baypas hattı ise asgari akışı her koşulda sağlar.
Eksenel itme ve yataklama
Santrifüj çark, emme yönünde bir eksenel itme üretir. Yakın kaplinli pompalarda bu itme doğrudan motor miline ulaşır. Motorun yatağı bu eksenel yükü karşılayacak biçimde seçilir. Kaplinli ayrı gövdeli pompalarda itme, pompanın kendi yatağında karşılanır ve motor yalnızca torku aktarır. Düşey monte edilen pompalarda motorun itme yatağı, ayrıca boyutlandırılır.
Kaplin hizalaması
Motor ile pompa arasındaki kaplin, iki mil ekseni hizalanarak bağlanır. Paralel ve açısal kaçıklık, motorun çıkış yatağına sürekli radyal kuvvet bindirir. Ölçüm komparatörle ya da lazer hizalama cihazıyla yapılır. Hizalama, tahrik çalışma sıcaklığına ulaştıktan sonra tekrarlanır. Isıl büyüme, soğukta tam hizalanmış bir kaplinde açısal kaçıklık doğurabilir.
Sık kalkışın etkisi
Basınçlı su sistemlerinde pompa, basınç düştükçe kalkar ve dolduğunda durur. Saatteki kalkış sayısı yükseldiğinde sargı, iki kalkış arasında soğuyacak zaman bulamaz. Kalkış sayısı motor etiketinde tanımlanır ve kumanda devresi buna göre kurulur. Genleşme tankının doğru boyutlandırılması, kalkış sayısını düşüren en etkili önlemdir. İnvertörlü bir tahrikte pompa durmadan düşük devirde dönmeyi sürdürür.
Yalıtım ve invertörle sürüş
Frekans invertörü, sargı uçlarında dik kenarlı gerilim darbeleri yaratır. Uzun kablolarda bu darbeler yansıyarak tepe gerilimini yükseltir. İnvertörle sürülecek motorda takviyeli sargı yalıtımı tercih edilir. Aynı darbeler, mil üzerinde yatak akımına da yol açabilir. Yalıtılmış yatak ya da mil topraklama fırçası, bu akımın yolunu keser.
Pompa Motoru Seçiminde Karar Ölçütleri
Santrifüj pompa tahrikinde seçim, çalışma noktasındaki debi ve basma yüksekliğiyle başlar. Mil gücü buradan hesaplanır ve motor bir üst standart kademeden seçilir. Devir denetimi gerekiyorsa invertör ve yalıtım kararı birlikte verilir. Sektörel tahriklerin ortak çerçevesi uygulamaya göre motor seçimi yaklaşımıyla, kuyu içindeki karşılığı ise dalgıç pompa motoru başlığıyla kurulur.
Santrifüj pompa, gücün devrin küpüyle değiştiği ender yüklerden biridir. Bu kübik ilişkiyi devir denetimiyle kullanmak, tahrikin yıllık enerji giderini kalıcı biçimde aşağı çeker.
